2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(三十七)　“力学三大观点”的综合应用

2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(三十七)“力学三大观点”的综合应用课时跟踪检测(三十七)“力学三大观点”的综合应用A卷——质量水平评价1．平板车上的跨栏运动如图所示，光滑水平地面上人与滑板A一起以v0＝0.5m/s的速度前进，正前方不远处有一距离轨道高h＝0.7875m的横杆，横杆另一侧有一静止滑板B。当人与A行至横杆前时，人相对滑板A竖直向上起跳越过横杆，A从横杆下方通过并与B发生弹性碰撞，之后人刚好落到B上，不计空气阻力，不考虑滑板的高度，已知m人＝40kg，mA＝5kg，mB＝10kg，g取10m/s2。求：(1)人跳离滑板A时相对地面的最小速度大小；(2)A从横杆下方通过并与B发生弹性碰撞后A、B的速度各多大；(3)最终人与B的共同速度的大小。2．(2024·常德高三模拟)如图所示，水平传送带以v0＝2m/s的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，传送带右端与一固定的四分之一光滑圆弧轨道相切，物块a从圆弧轨道最高点由静止下滑后滑过传送带，与静止在水平地面右端的物块b发生弹性碰撞。已知物块a的质量m＝0.1kg，物块b的质量M＝0.3kg，两物块均可视为质点，圆弧轨道半径r＝1.25m，传送带左、右两端的距离d＝4.5m，物块a与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为μ＝0.1，重力加速度g＝10m/s2，碰撞时间极短。求：(1)物块a滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；(2)物块a第一次与物块b碰撞后瞬间，物块b的速度大小。3．(2024·天津高三调研)如图所示，一段粗糙水平面右端与光滑曲面在O点平滑连接，左端与一段光滑水平面在N点连接。一左端固定的轻弹簧置于光滑水平面上，其右端恰好位于N点，一质量为m＝0.1kg的小球被长为L＝1.4m的轻细绳悬挂在O1点且处于静止状态，小球位于O点但与O点不接触。在O1点左侧与O1等高处的P点，固定有一垂直纸面的光滑钉子，与O1点的距离为eq\f(L,2)。一质量为M＝0.7kg的小物块从曲面上高为h＝0.8m的位置由静止滑下后，与小球发生碰撞，碰后小球向左摆动，绳子碰到钉子后，小球恰好能完成竖直面内的圆周运动。已知粗糙水平面的长度为x＝1.5m，与小物块的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g＝10m/s2，小球与小物块均可看成质点，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内。求：(1)小物块刚要碰上小球瞬间的速度v0的大小；(2)刚碰撞完瞬间，绳子对小球的拉力T的大小；(3)弹簧弹性势能的最大值。4．(2023·浙江1月选考)一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由固定在水平地面上倾角θ＝37°的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾角θ＝37°的直轨道EF、水平直轨道FG组成，除FG段外各段轨道均光滑，且各处平滑连接。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B(E)处。凹槽GHIJ底面HI水平光滑，上面放有一无动力摆渡车，并紧靠在竖直侧壁GH处，摆渡车上表面与直轨道FG、平台JK位于同一水平面。已知螺旋圆形轨道半径R＝0.5m，B点高度为1.2R，FG长度LFG＝2.5m，HI长度L0＝9m，摆渡车长度L＝3m、质量m＝1kg。将一质量也为m的滑块从倾斜轨道AB上高度h＝2.3m处静止释放，滑块在FG段运动时的阻力为其重力的0.2倍。(摆渡车碰到竖直侧壁IJ立即静止，滑块视为质点，不计空气阻力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)(1)求滑块过C点的速度大小vC和轨道对滑块的作用力大小FC；(2)摆渡车碰到IJ前，滑块恰好不脱离摆渡车，求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数μ；(3)在(2)的条件下，求滑块从G到J所用的时间t。B卷——重难考法强化5．如图所示，左侧AB为倾角θ＝37°的粗糙斜面轨道，中间BC为光滑水平轨道，右侧CD为倾角θ＝37°、顺时针转动的传送带，其上方与一光滑水平台面平滑连接，水平轨道BC与斜面轨道AB以及传送带CD间均平滑连接。物块1从斜面轨道的最高点A由静止下滑，滑到水平轨道上先与静止的物块2发生弹性碰撞，物块2再与静止的物块3发生弹性碰撞，之后物块3滑上传送带，并最终滑到水平台面上。已知物块1的质量为m1＝m0，物块3的质量为m3＝eq\f(1,4)m0，轨道AB的长度lAB＝9m，传送带CD的长度lCD＝eq\f(80,9)m，物块与轨道AB、传送带CD间的动摩擦因数均为μ＝0.5，物块均可看作质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2。(1)求物块1第一次运动到B点时的速度v0的大小；(2)求当m2为何值时，物块3获得的速度最大，并求出物块3的最大速度vm的大小；(3)若物块3以最大速度vm滑上传送带，最终滑到水平台面上，求传送带的最小速度v的大小。6．(2024·西安高三联考)如果一质量为m的小球A，静置于一质量为M＝2m的长管管口，长管竖直放置于水平地面上，如图所示，一质量为m0＝eq\f(1,2)m的小球B，以某一竖直向下的速度与小球A发生弹性正碰。碰后小球B被收回取走，小球A进入管内，且小球A与管壁间的摩擦阻力大小恒为f＝4mg，小球A在管底与地面发生弹性碰撞，之后上升过程中恰好未脱离长管管口。当长管落地时仍与地面发生弹性碰撞，长管始终保持竖直方向，管长L＝30m。已知g取10m/s2。不计空气阻力及小球的大小，求：(1)小球A在管底与地面碰撞后瞬间速度的大小；(2)小球B在与小球A碰撞前瞬间，小球B速度的大小；(3)长管第2次碰撞地面前，小球A距管口上端的距离。课时跟踪检测(三十三)实验：验证机械能守恒定律1．(2024·西安高三检测)某同学利用智能手机的连拍功能拍摄了竖直上抛小球的上升过程中的多张照片，以验证机械能守恒定律。如图甲所示为照片经处理后的实际距离。已知手机每秒拍摄20张照片，小球质量m＝1.00kg，g取9.8m/s2。(1)小球从B到E的过程中，重力势能增加量ΔEp＝______J；小球经过E点时的速度vE＝______m/s。(结果保留3位有效数字)(2)以各点的动能Ek为纵轴，相对A点上升的高度h为横轴，作出Ek­h图像如图乙所示，求得该图像斜率的绝对值为10.6J/m。若小球运动中所受阻力可视为恒力，则阻力的大小为________N。2.小明同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝eq\f(d,t)作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离。A．钢球在A点时的顶端B．钢球在A点时的球心C．钢球在A点时的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2计算钢球动能变化的大小。利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________mm。某次测量中，计时器的示数为0.002s，则钢球的速度为v＝________m/s。(计算结果保留三位有效数字)(3)下表为该同学的实验结果：ΔEp/(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk/(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(2024年1月·河南高考适应性演练)某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹(时间间隔为T)。如图(b)，在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。(1)若电动机的转速为3000r/min，则T＝______s。(2)实验操作时，应该________。(填正确答案标号)A．先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落B．先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动(3)画出痕迹D时，钢柱下落的速度vD＝________。(用题中所给物理量的字母表示)(4)设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出v2­h图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于________，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。4．(2024·哈尔滨高三调研)小华同学利用图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：a．将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h＝76.00cmb．将质量为m的铁球放在钢尺末端，保持静止状态c．将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”(声音传感器)项目d．迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落e．传感器记录声音振幅随时间的变化曲线(1)声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔t＝________s。(2)若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：mgh＝________(用m、h、t表示)。(3)若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果________(选填“有”或“没有”)影响。(4)小明同学认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你认为哪位同学的时间测量结果更准确，请简要说明理由：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)若已知铁球质量为100g，g＝9.80m/s2，则下落过程中减小的重力势能ΔEp＝________J，增加的动能ΔEk＝________J(结果保留三位有效数字)。相对误差η＝eq\f(ΔEp－ΔEk,ΔEp)×100%＝________%<5%(结果保留一位有效数字)。据此可以得到的实验结论：在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。5．某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系。所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200g，其上可放钩码)、刻度尺。当地重力加速度为9.80m/s2。实验操作步骤如下：①安装器材：调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示：M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列问题：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为________J(保留三位有效数字)；(2)步骤④中的表格所缺数据为________；(3)以M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出ΔE­M图像；(4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为________(保留两位有效数字)。课时跟踪检测(三十四)动量定理1．将一质量为m的小球以大小为v0的速度水平抛出，经过一段时间，小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，不计空气阻力，在此过程中，小球重力的冲量的大小为()A．mv0B.eq\r(2)mv0C．2mv0D.eq\r(5)mv02．(2024·盐城高三检测)如图所示，轻弹簧左端固定，右端自然伸长于粗糙水平面上的O点，小球从A点以某初速度向左运动，被弹簧反弹后恰好返回至A。则小球()A．两次经过O点时的速度大小相等B．向左经过O点的加速度小于向右经过O点的加速度C．向左运动的时间等于向右运动的时间D．压缩弹簧过程所受弹力的冲量小于弹簧恢复形变过程所受弹力的冲量3．(2023·新课标卷)(多选)使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻()A．甲的速度大小比乙的大B．甲的动量大小比乙的小C．甲的动量大小与乙的相等D．甲和乙的动量之和不为零4．(2024·重庆高三质检)“蹦极”是一项专业的户外休闲运动。如图所示，某人用弹性橡皮绳拴住身体从高空P处自由下落，若此人质量为m，橡皮绳长为l，人可看成质点，且此人从P点由静止开始下落到最低点所用时间为t，重力加速度为g，不计空气阻力。从橡皮绳开始拉伸到此人下落到最低点的过程中，橡皮绳对此人的平均作用力大小为()A.eq\f(m\r(2gl),t) B．mg＋eq\f(m\r(2gl),t)C.eq\f(m\r(2gl),t－\r(\f(2l,g))) D．mg＋eq\f(m\r(2gl),t－\r(\f(2l,g)))5．(2024·郑州高三第一次模拟)(多选)某网球以大小为v0的速度竖直向上抛出，落回出发点的速度大小为v1。网球的速度随时间变化关系如图所示，若空气阻力大小与网球速率成正比，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．下降过程中网球处于超重状态B．网球上升、下降过程所受阻力的冲量大小相等C．网球上升过程克服阻力做功等于下降过程克服阻力做功D．网球从抛出到落回出发点所用的时间t1＝eq\f(v0＋v1,g)6．(2024·南昌高三模拟)(多选)如图甲所示，质量为m＝5.0kg的物体静止在倾角为37°的固定斜面上，在沿斜面向上推力F作用下开始运动，推力F随时间t变化的关系如图乙所示(t＝10s后无推力存在)。已知物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.75，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，则()A．物体运动的时间为12sB．t＝5s时物体的速度达到最大C．物体在运动过程中最大加速度为8m/s2D．在物体运动过程中推力的冲量为480N·s7．“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内有人工制造的气流，表演者通过调整身体的姿态，改变受风面积(即表演者在垂直风力方向的投影面积)，来改变其所受向上风力的大小，使人产生在天空翱翔的感觉。如图所示，一质量为m的游客恰好可以静止在直径为d的圆柱形风洞内。已知气流竖直向上通过风洞，密度为ρ，流速恒定为v，游客受风面积为S，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是()A．气体流量Q＝πvρd2B．气体流量Q＝eq\f(πd2,2)eq\r(\f(mg,ρS))C．风对人的冲量与人对风的冲量相同D．若风洞中空气流速变为原来的2倍，要使游客仍静止，则他的受风面积必须调整为原来的eq\f(1,4)课时跟踪检测(三十五)动量守恒定律一、立足基础，体现综合1.如图所示，我国自行研制的第五代隐形战机“歼­20”以速度v0水平向右匀速飞行，到达目标地时，将质量为M的导弹自由释放，导弹向后喷出质量为m、对地速率为v1的燃气，则喷气后导弹的速率为()A.eq\f(Mv0＋mv1,M－m) B.eq\f(Mv0－mv1,M－m)C.eq\f(Mv0－mv1,M) D.eq\f(Mv0＋mv1,M)2.如图所示，质量为m的人立于平板车上，人与车的总质量为M，人与车以速度v1在光滑水平面上向右运动，当人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度变为()A.eq\f(Mv1－Mv2,M－m)，方向向右 B.eq\f(Mv1,M－m)，方向向右C.eq\f(Mv1＋Mv2,M－m)，方向向右 D．v1，方向向右3．(2024·泰安高三质检)如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与A、B不拴连)，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是()A．两滑块的动能之比EkA∶EkB＝1∶2B．两滑块的动量大小之比pA∶pB＝2∶1C．两滑块的速度大小之比vA∶vB＝2∶1D．弹簧对两滑块做功之比WA∶WB＝1∶14．在某公路上发生一起交通事故，一辆质量为1.5×104kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一质量为2.0×104kg向北行驶的货车，碰后两辆车连在一起，并向北滑行了一小段距离后停止，根据测速仪的测定，两车碰撞前长途客车以108km/h的速度行驶，由此可判断货车碰撞前的行驶速度大小为()A．大于10m/s B．小于22.5m/sC．一定大于22.5m/s D．一定大于30m/s5.(2024·随州高三检测)一轻质弹簧，上端悬挂于天花板，下端系一质量为M的平板，处于平衡状态。一质量为m的均匀环套在弹簧外，与平板的距离为h，如图所示，让环自由下落，撞击平板，已知碰后环与板以相同的速度向下运动，则()A．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总动量守恒B．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总机械能守恒C．环撞击板后，板的新的平衡位置与h的大小有关D．在碰撞后板和环一起下落的过程中，环与板的总机械能守恒6．如图所示，质量mA＝8.0kg的足够长的木板A放在光滑水平面上，在其右端放一个质量为mB＝2.0kg的小木块B。给B以大小为4.0m/s、方向向左的初速度，同时给A以大小为6.0m/s、方向向右的初速度，两物体同时开始运动，直至A、B运动状态稳定，下列说法正确的是()A．木块B的最终速度大小为5.6m/sB．在整个过程中，木块B的动能变化量为0C．在整个过程中，木块B的动量变化量为0D．在整个过程中，系统的机械能守恒7．(2023·广东高考)(多选)某同学受电动窗帘的启发，设计了如图所示的简化模型。多个质量均为1kg的滑块可在水平滑轨上滑动，忽略阻力。开窗帘过程中，电机对滑块1施加一个水平向右的恒力F，推动滑块1以0.40m/s的速度与静止的滑块2碰撞，碰撞时间为0.04s，碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为0.22m/s。关于两滑块的碰撞过程，下列说法正确的有()A．该过程动量守恒B．滑块1受到合外力的冲量大小为0.18N·sC．滑块2受到合外力的冲量大小为0.40N·sD．滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5N8．(2024·长沙名校联考)如图甲所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的轻质弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧的固定挡板相接触，B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后的某时刻开始，B物块的v­t图